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LANGFRISTIGER PRODUKTERFOLG DURCH NACHHALTIGE MATERIALENTWICKLUNG | Durch innovative Materialien und Dienstleistungen können Unternehmen entscheidende Wettbewerbsvorteile für ihre Produkte schaffen. Aufgrund von zunehmenden Regularien und steigender Nachfrage erhält die Nachhaltigkeitsperspektive dabei eine immer größere Bedeutung. Um das Potenzial von nachhaltigen Materialinnovationen langfristig komplett auszuschöpfen, ist es essenziell, dass Unternehmen ihre Produkte bereits während der Entwicklung nachhaltig und zielgerichtet – unter Einbeziehung des Menschen beim Denken, Gestalten und Handeln in die Innovationskreisläufe – gestalten.

QUALITÄTSSICHERUNG UND GALVANISCHE KUNDENLÖSUNGEN FÜR IMPLANTATMATERIALIEN | Viele Eigenschaften von Implantatmaterialien, z. B. die Biokompatibilität, die Zelladhäsion, das Benetzungsverhalten und Korrosion, hängen im hohen Maß von der chemischen und der morphologischen Struktur der Oberfläche ab. Mithilfe von Qualitätssicherungskonzepten zur Bewertung der Oberflächeneigenschaften ist es möglich, detaillierte Kenntnisse über diese zu gewinnen; so können mögliche gesundheitliche Schäden vermieden werden. Das Fraunhofer IFAM unterstützt hierbei und kann mit seinen umfangreichen Kenntnissen in der Oberflächentechnik (bspw. auch in der Nasschemie) u. a. innovative prozessorientierte Entwicklungskonzepte zur Verbesserung der Eigenschaften von Implantatmaterialien erstellen.

Dichtmassen sind unverzichtbar im Flugzeugbau und anderen Bereichen des Transportsektors. Sie schützen vor Korrosion, dienen als Verbindungstechnik und tragen zur Verbesserung aerodynamischer Eigenschaften bei. Die zuverlässige Aushärtung der Dichtmassen ist entscheidend für die Qualität und Sicherheit der fertigen Bauteile. Bislang wird diese jedoch ausschließlich mit genormten Laborverfahren stichprobenartig geprüft – eine direkte, prozessbegleitende Qualitätskontrolle gibt es nicht.

Windparks werden im Mix der erneuerbaren Energien einen erheblichen Anteil übernehmen. Für einen nachhaltigen Betrieb von Windenergieanlagen sind innovative und kostenoptimierte Wartungs- und Instandhaltungskonzepte gefragt. Drohnen spielen hier zukünftig eine wichtige Rolle. Das Fraunhofer IFAM entwickelt und validiert Komponenten, Systeme und Verfahren, um zuverlässige Missionen mit sogenannten Unmanned Aircraft Systems (UAS) im Offshore-Bereich zu realisieren.

WIE KANN MAN DROHNEN UND MOBILE ROBOTER FÜR INSPEKTION, WARTUNG UND REPARATUREN EINSETZEN? | Ob Fassadeninspektion eines 20-stöckigen Hochhauses oder Reparatur eines Windkraftflügels – für manche Aufgaben der Qualitätssicherung ist der Mensch einfach nicht gemacht. Drohnen oder mobile Robotik im Allgemeinen können diesen gefährlichen Einsatz vom Menschen übernehmen. In Zukunft werden sie sich mehr und mehr als Werkzeug einsetzen lassen und besitzen dabei das Potenzial, ihre Aufgaben vollständig autonom durchzuführen. Das Fraunhofer IFAM untersucht unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten von unbemannten Luft- und Unterwasserfahrzeuge in der Qualitätssicherung – ob in der Inspektion, Wartung oder Reparatur.

Die Herausforderungen und Lösungen zur Nutzung von Drohnen in industriellen, universitären und zivilen Bereichen benötigen eine geordnete und koordinierte Nutzung des entsprechenden Luftraumes. Um dies zu ermöglichen, wird ein Reallabor auf der Basis der Durchführungsverordnung EU-2021/664 geplant: In Anlehnung an die U-Space-Konzepte soll ein integrativer Luftraum für die bemannte und unbemannte Luftfahrt erschaffen werden

Das Verbundvorhaben SafeUAVnav verfolgt das Ziel, die Präzision, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Eigenlokalisierung und Navigation von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) auch in Umgebungen sicherzustellen, in denen satellitengestützte Navigationssysteme (GNSS) gestört oder nicht verfügbar sind. Durch die Entwicklung und Integration eines Multi-Hybrid-Sensorsystems, das die Komponente Inertialmesssystem mit optischen, funkbasierten und weiteren Lösungen kombiniert, sollen neue Standards für die sichere Navigation von UAVs gesetzt werden.

Die Umrüstung bestehender Dieselaggregate auf Wasserstoff stellt neue Anforderungen an die eingesetzten Werkstoffe und Komponenten. Fraunhofer IFAM und ScanDiesel untersuchen, wie Wasserstoff Materialien schädigt und wie innovative Schutzbeschichtungen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit wasserstoffbetriebener Verbrennungsmotoren verbessern können.

Die Windenergie stellt eine wichtige Säule für die Energiewende dar. Dabei spielt der Ausbau der Offshore-Windenergie auf Nord- und Ostsee eine zentrale Rolle. Die Offshore-Windenergieanlagen sind jedoch extremen Witterungsverhältnissen ausgesetzt. Diese führen in Kombination mit Regenerosion bzw. Partikelabrasion zu Beschädigungen an den Beschichtungen der Blattvorderkanten der Rotorblätter und stellen dort einen der häufigsten Gründe für Ertragsverluste und Reparaturen dar. Das Verbundprojekt MARiLEP hat das Ziel, eine deutliche Verbesserung der Zuverlässigkeit bzw. der Nutzungsdauer im Bereich der Vorderkantenbeschichtungen von Windenergieanlagen zu erreichen.

Lackierprozesse sind entscheidend, um Produkten spezifische Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Während in der Serienproduktion die Lackierung überwiegend automatisiert erfolgt, wird der Lackauftrag bei kleinen Losgrößen manuell vom Mitarbeitenden ausgeführt. Die Beschäftigten sind dabei großen körperlichen Belastungen ausgesetzt. Schutzkleidung und Atemschutz sind aufgrund gesundheitsschädlicher Lackbestandteile unerlässlich und ungünstige Körperhaltungen, wie das Lackieren über Kopf, stellen zusätzliche Herausforderungen dar. Zudem ist dieser Handarbeitsprozess sehr kostenintensiv. Im Projekt MemoLaRo soll daher ein zukunftsfähiger Lackierarbeitsplatz gestaltet werden, der eine signifikante Verbesserung der Arbeitsbedingungen für Mitarbeitende darstellt. Ziel ist es, unterstützende Lackierroboter zu entwickeln, die mithilfe von Sensorsystemen und automatisierten Lackierprogrammen Baugruppen effizient lackieren können.